Автоматизація та електрообладнання підйомно-транспортних засобів

1.

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТА ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ
ПІДЙОМНО-ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

2.

СТРУКТУРА ТИПОВЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ
Типовым промышленным механизмом (ТПМ) называют рабочие машины и установки выполняющие однотипные
операции в различных отраслях промышленности.
ТПМ
ТПМ
Непрерывного действия
Непрерывного действия
(транспортировка)
(транспортировка)
Циклического действия
Циклического действия
Краны, одноковшовые экскав
Краны,
одноковшовые
экскав
аторы,
пассажирские
и грузов
аторы,
ыепассажирские
подъемники. и грузов
ые подъемники.
Механизмы
непрерывного
движения.
Механизмы
подъема
тяги
ПУ
ПУ
По характеристик
е
тех.процесса
Канатные дороги, экскаваторы,
Канатные
дороги,
экскаваторы,
конвейеры,
насосы.
конвейеры, насосы.
Механизмы
непрерывного
транспорта
ии
Центробежные
механизмы
ТК
ТК
Поршневые
механизмы

3.

ТПМ
Подъемнотранспортные
Землеройные
Для транспорт.жидких и г
азообр.сред
ТПМ
Металлургические
Судовые
Машиностроительные
По конструкции:
По назначению
Станки
По области прим
енения
Горные
Строительные
Нефтегазовые
Зависит от области применения

4.

Схемы мостового и козлового кранов
Схеми кабельного крана і крана-штабелёра

5.

Схемы башенного и портального кранов

6.

7.

8.

9.

10.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДЪЕМНЫХ КРАНАХ
ОБЩЕЕ СТРОЕНИЕ МОСТОВОГО КРАНА
1 - несущие колоны; 2, 13 - концевые балки; 3 - люк кабины; 4 - электрошкафы с аппаратурой управления и
защиты; 5 - тележка; 6 - барабан лебедки; 7 - электродвигатель подъема; 8 - редуктор лебедки; 9 электродвигатель механизма перемещения тележки; 10 - редуктор привода тележки; 11 - вспомогательные тролли;
12 - ведущие колеса тележки; 14 - редуктор привода моста; 15 - ходовые колеса моста; 16 - подкрановые пути; 17 главные тролли; 18 - трансмиссионный вал; 19 - электродвигатель повода моста; 20 - рельсы тележки; 21 - ящики
резисторов; 22 - подвижные блоки полиспасту; 23 - крюковой захват; 24 - подъемные канаты; 25 - ферма (главная
балка) моста; 26 - контроллеры управления; 27 - кабина оператора

11.

Основные параметры грузоподъёмных машин
К основным параметрам грузоподъёмной
машины
относятся
грузоподъёмность,
геометрические
параметры,
кинематические
характеристики.
Грузоподъемность обозначает наибольшую
массу груза, на подъём которого рассчитана машина.
Грузоподъёмность регламентируется стандартами. В
величину грузоподъёмности - Qн включаются масса
груза и масса грузозахватных устройств
Qн = Qгр+Qгзу,
где Qгр - масса поднимаемого груза;
Qгзу - масса грузозахватных устройств
(траверсы, крюка, грейфера и т.п.).
Геометрическими параметрами кранов (рис. 2) являются :
- пролёт крана - Lп и ход тележки – Lт (для всех кранов пролетного
типа);
- вылет консолей L1 и L2 (у козловых кранов);
- вылет груза от оси крана – L (для стреловых кранов);
- размер колеи (расстояние между рельсами крана) – А;
- база - расстояние между колесами или колесными тележками вдоль
колеи (рельсов) крана.
Высота подъёма - это расстояние от уровня кранового пути до
грузозахватного органа, находящегося в верхнем рабочем положении –
Н1, м.
Глубина опускания - это расстояние от уровня кранового пути до
грузозахватного органа, находящегося в нижнем допустимом положении
– Н2, м.
Диапазон подъёма - это расстояние по вертикали между верхним и
нижним положениями грузозахватного устройства,Н1+Н2, м
Кинематическими параметрами крана являются:
- скорость подъема груза - vп, м\с
- скорость опускания груза - vоп, м\с
- скорость передвижения всего крана или отдельных его частей
(например тележки по мосту мостового или козлового крана) - vпер, м\с
- частота вращения поворотной части крана – nвр., об\м
- скорость изменения вылета груза в башенных кранах или скорость
подъёма стрелы в портальных кранах - vиз, м\с

12.

Производительность грузоподъёмных машин:
- по массе, кг/час
- объёмная, м³/час
- штучная, шт/час,
3600 1 2 V0 м
П
Тц
3600 1 2 V0
П
Тц
3600 1 2 z
П
Тц
Tц t м tопер. tдоп.
- длительность цикла, с.
Rив Lпер H оп
t м t зах. 2(
) t раз.;
п ив пер п
6n
Hп
Lпер Lтел Н оп
Н
п
tм 2(
),
п пер тел
Прас П
Умптр
п
- длительность составляющих цикла - для
портальных кранов, оснащённых канатным
грейфером
длительность составляющих цикла
козлового крана, с грузовым крюком
- для мостового или
- расчётная производительность крана
Ра К
100%
Р
- оценка уровня механизации подъёмно-транспортных работ

13.

Режимы эксплуатации грузоподъемных машин
К гр
Q гр Q гзу
- Коэффициент использования крана по грузоподъемности
Qн
Квр.г пг / 365
- Коэффициент использования механизма по времени за год
Квр.с пс / 24
- Коэффициент использования механизма по времени в сутки
t год 365 24 Квр.г Квр.с
ПВ%
t мех
100
t сц
- Временя работы механизма за год
- Относительная продолжительность включения каждого механизма крана

14.

Требования к системам электроприводу крановых механизмов
К электроприводам кранов, кроме общих, ставят специальные требования, обусловленные особенностями работы их
механизмов а именно:
- обеспечение необходимого диапазона регулирования скорости вращения;
- ограничение ускорений;
- обеспечение необходимых механических характеристик двигателей;
- наличие механических тормозов.
Посадочная скорость судостроительных, монтажных и козловых кранов грузоподъемностью - 80 т должна
составлять 0,25 - 0,45 м/мин., чтобы обеспечить точность установки грузов 2-5 мм.
Посадочные же скорости подобных кранов меньшей грузоподъемности (3 - 25 т) и такой же точности установки
грузов (5 - 10 мм) составляют 0,6 - 1,0 м/мин.
Посадочная скорость строительных кранов грузоподъемностью 10 - 25 т с точностью установки блоков 5-10 мм
равна 1-1,5 м/мин., а грузоподъемностью до 5 - 8 т с точностью установки блоков - 50 мм равна 2-4 м/мин.
По опыту эксплуатации кранов рекомендуется принимать такие ускорения:
а) для механизмов подъема мостовых кранов: общего назначения - 0,2 м/с2 , монтажных кранов – 0,1 м/с2,
перегрузочных грейферных кранов - 0,8 м/с2
б) для механизмов передвижения кранов и тележек: мостовых кранов общего назначения - 0,2 м/с2, ,
монтажных кранов -0,15 м/с2, козловых кранов - 0,1 м/с2, грейферных тележек - 0,8 м/с2.
Раньше в приводах крановых механизмов широко применялись двигатели постоянного тока серии ДП и
переменного тока серий МТ и МТК. В настоящее время эти двигатели заменены крановыми и металлургическими
двигателями постоянного тока серии Д (с последовательным, смешанным или с параллельным возбуждением),
переменного тока с фазным ротором серий МТF и МТН, и с короткозамкнутым ротором серий МТКF и МТКН,
причем двигатели переменного тока используются намного чаще (почти в 90 % крановых электроприводов). У
двигателей серий Д, МТН и МТКН изоляция класса Н, а серий МТF и МТКF - класса F.
Перегрузочная способность по моменту двигателей постоянного тока составляет приблизительно:
2,5 - 3,0 - для двигателей параллельного возбуждения, 3,5 - 4,0 -для двигателей смешанного возбуждения и 4,0-4,5 для двигателей последовательного возбуждения.
Пусковые моменты крановых двигателей переменного тока:
с короткозамкнутым ротором составляют (2,5 - 3,3) Мном, а максимальные -(2,6 - 3,6) Мном ; пусковые моменты
двигателей с фазным ротором могут быть максимальными и равны (2,3 - 3,0) Mном.

15.

ОСНОВНОЕ КРАНОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
1 - электродвигатель привода тележки; 2 - электромагнит тормоза тележки; 3 - электродвигатель привода лебедки; 4
- электромагнит тормоза лебедки; 5 - концевых выключатель подъема; 6 - блок концевых выключателей моста; 7 блок концевых выключателей тележки; 8 - шкаф магнитного контроллера привода лебедки; 9 - электродвигатель
привод моста; 10 - электромагнит тормоза моста; 11 - пускорегулирующие резисторы; 12 - контроллер привода
тележки; 13 - командоконтроллер привода лебедки; 14 - контроллер привода моста; 15 - защитная панель; 16 концевой выключатель люка кабины; 17 - щиток вспомогательных сетей; 18 - сеть питания основного освещения;
19 - сеть питания аварийного освещения.

16.

КРАНОВЫЕ ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА И ГРУЗОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ.
Тормозные электромагниты
Тормозные устройства (ТУ) предназначенные для фиксации
положения механизма при отключенном двигателе привода, для
удержания груза на весу и сокращения выбега при остановке
механизма.
По конструкции механической части ТУ делятся:
- колодочные;
- дисковые;
- ленточные.
В качестве приводов тормозов используются:
- тормозные электромагниты;
- электрогидравлические толкатели.
Тормозной электромагнит серии КМТ: 1 -корпус, 2 якорь, 3 - направляющие, 4 - стержень, 5 - поршень,
6 - крышка демпфера, 7 -цилиндр демпфера, 8 - винт
для регулирования компрессии, 9 - клеммник, 10 крышка клеммника, 11 - латунные держатели
катушек, 12 - ярмо, 13 - крышка, 14 – катушка
Колодочный тормоз ТКГ-160 с
электрогидравлическим толкателем

17.

ГРУЗОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ
Грузоподъемные круглые
электромагниты
Грузоподъемные прямоугольные электромагниты
Конструкция (а) и схема управления грузовым электромагнитом (б).

18.

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ КРАНА
Механизм подъёма
Схемы одномоторных крюковых лебедок а), б) – однобарабанные лебёдки; в) – двухбарабанная лебёдка;
1 – электродвигатель; 2 – тормоз; 3 – редуктор; 4 – барабан; 5 - открытая передача.
Схемы грейферных (двухбарабанных) лебёдок а) – одномоторная; б) – двухмоторная;
1 – барабан; 2 – открытая передача; 3 – соединительная муфта с тормозным шкивом; 4 – редуктор; 5 – двигатель.

19.

Расчет мощности и выбор электродвигателя
N
общ
Q H g n
- Мощность, необходимая для преодоления статических сопротивлений
общ
nбл
пол
бар ред
N N 0 ,6 N
1
2
- КПД механизма подъема
- Для грейферных кранов с двумя независимыми лебедками мощность
электродвигателя одной лебедки
Расчет передаточного числа и выбор редуктора
i
n
П
Б
n ДВ
nБ
i
Р
i
О
60 п
( Dбар d к )
- общее передаточное число привода
- частота вращения барабана, об/мин
Выбор тормоза и соединительной муфты
М
Т
К
Q H g( Dбар d к ) общ
Т
2 а iО
- Тормозной момент, по которому выбирается тормоз из каталога

20.

Расчет сопротивлений передвижению и мощности привода
Механизм передвижения крана
При передвижении крановых тележек по рельсовому пути
сопротивление
передвижению
определяется
как
сумма
сопротивлений: W
W W W W
ОБ
ТР
У
В
и
d Ц 2 f
Компоновочные схемы ходовых тележек
- Сопротивление трения
W
G КР G Г
К
ТР
Р
DК
а) – жесткое крепление колес; б) – шарнирное
крепление колес
W G КР G Г Sin G КР G Г i - Сопротивление от уклона пути
У
WВ WКР WГ
- Суммарное ветровое
m КР m ГР пер
- Сопротивление от сил инерции
W
сопротивление
W Р F К
и
tp
В
В Hi СП
N
N
СТ
СТ
Wоб пер
об
- Статическая мощность двигателей, при установившемся движении против ветра и
преодолении уклона пути, для кранов, работающих на открытых площадках
WТР 1,3Wи пер
об
1,25 N СТ
N
1 4
4
- Для кранов, работающих внутри помещений, учитываются динамические нагрузки
при разгоне крана
- Абсолютное большинство портальных кранов имеют индивидуальные независимые
приводы, устанавливаемые на каждой опоре портала
Выбор электродвигателя производится из условия -
N расч N cт
ПВф
ПВ кэ
N ном N расч
- расчетная мощность на валу электродвигателя

21.

Выбор редуктора
Стандартный редуктор выбирается из справочника по передаваемой мощности, равной мощности приводного
электродвигателя, и требуемому общему передаточному числу, которое находится из выражения:
i об n ДВ / n к
n к 60 пер / DК
- частота вращения
ходового колеса
iоп iоб
i ред
- Передаточное число открытой передачи
Выбор тормоза и соединительной муфты
W W W ' D
У
В
ТР К об
Для выбора тормоза определяется величина тормозного момента - М
К
Т
Т
2 iоб
W ' W / К - Сопротивление трения
ТР
ТР
Р
К Р 1,1 1,5
- коэффициента, учитывающего трения реборд колес о рельсы
По величине диаметра тормозного шкива и диаметра выходного вала редуктора выбирается соединительная муфта.

22.

Расчет привода механизма вращения
Момент сопротивления вращению (поворота)
в период пуска двигателя относительно оси
вращения крана определяется:
М
ВР
М
ТР
М
В
М
КР
Момент от силы трения для опорноповоротных устройств на колонне:
М
ТР
М
ц1
М
ц2
М
п
момент сил трения в верхней и нижней цапфах:
0 ,5 Н d ; М
0 ,5 H d
ц1
1 1
ц2
2 2
Момент от сил трения при
сплошной пяте : М 0 ,5 d V
п
п
Момент от сил трения при кольцевой пяте скольжения : М 0 ,25 d п d0 V
п
М
0 ,5 D
W
моментом
сил
трения
на
поворотном
круге
ТР
КР ТР
d кат
2 fd ос
V
C
Суммарное сопротивление движению всех колес W V
, катков W
C
ТР
D
ТР
D
кат
кол
Опорно-поворотные устройства кранов: а) на поворотном круге; б) на колонне.
1 – круговой рельс; 2- колёса; 3 – поворотная часть; 4 – колонна; 5, 6 – цапфы.
М
шаров W 0 ,01V , приложенное по оси кругового рельса.
ТР
в
в
Мвmax Pпч
rпч
Рвгр rгрв
М
- Момент сопротивления вращению от давления ветра (при =90˚)
М max sin - при произвольном угле поворота
в
в

23.

М КР V rЦТ sin
- Момент от крена на угол θ
'
По расчетному моменту вращения: М вр М ТР 0 ,7 М В М КР
определяется потребная мощность электродвигателя: N
СТ
М 'ВР
ОБ
М 'ВР n КР
9 ,55 ОБ
В механизмах вращения с зубчатым венцом для выбора редуктора нужно сначала определить передаточные числа:
общее, открытой передачи и затем редуктора:
i
об
Тормоз выбирается по тормозному моменту: М
Т
n
ДВ
/n
; i Z ЗВ / Z Ш ; i i / i
КР оп
р об оп
1,2 J P J M
M ИН М В М КР М ТР ОБ
9 ,55tT
iоб

24.

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
В крановом электроприводе используются следующие типы электродвигателей:
а) двигатели постоянного тока последовательного или независимого возбуждения. Регулирование их скорости,
ускорений и замедлений осуществляется путем изменения подводимого к якорю двигателя напряжения и тока
возбуждения;
б) асинхронные двигатели переменного тока с фазным ротором, Регулирование скорости, ускорений и замедлений
этих двигателей производится путем введения в цепь их ротора резисторов;
в) асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, регулирование частоты вращения
которых осуществляется изменением частоты напряжения преобразователя;
г) асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором и двумя или тремя обмотками на
статоре с разным числом полюсов. Регулирование частоты вращения этих двигателей производится путем изменения
числа пар полюсов обмоток.
В настоящее время применяются следующие системы электропривода крановых механизмов:
1. Система непосредственного управления с помощью силовых кулачковых контроллеров. Такая система
используется для управления крановыми механизмами легкого и среднего режимов работы с диапазоном
регулирования частоты вращения не более 3:1 и небольшим (до 120) числом включений в час. Эта система не
требует специальной наладки.
2. Система с магнитными контроллерами. Эта система используется в установках постоянного и переменного тока.
3. Система переменного тока с тиристорным регулятором напряжения. Напряжение на обмотку статора
асинхронного электродвигателя с фазным ротором подается от тиристорного регулятора напряжения
4. Система Г-Д. В крановых электроприводах эта система получила большое распространение, являясь до
недавнего времени наиболее эффективной с точки зрения обеспечения необходимого диапазона регулирования
скорости при всех многообразных режимах работы электропривода.
5. Система постоянного тока с тиристорным преобразователем напряжения (система ТП—Д).
6. Система с тиристорным преобразователем частоты (система ТПЧ—АД).

25.

СИСТЕМ ЭП КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Схема двухдвигательного ЭП механизма подъёма

26.

Схема включения трёхскоростного АД грузоподъёмной лебёдки

27.

СХЕМЫ ЭП С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ
Схема тиристорного асинхронного электропривода, управляемого силовым контроллером ККТ-68А и
соответствующие механические характеристики

28.

ТИРИСТОРНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНИЗМОВ
ПЕРЕДВИЖЕНИЯ (ПОВОРОТА)
Схема контроллера ККР-61А, коммутирующего цепи статора и тиристорного регулятора тока ротора

29.

ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНИЗМА
ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КОЗЛОВОГО КРАНА

30.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПІДІЙМАЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ. ЗАГАЛЬНА
ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ МЕХАНІЗМІВ ПІДІЙМАЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ
Залежно від швидкості руху кабіни розрізняють наступні категорії ліфтів:
- тихохідні, до 0,5 м/с.
- швидкохідні, до 1,0 м/с.
- швидкісні, до 2,5 м/с.
- високошвидкісні, понад 2,5 м/с.
Шахтні канатні піднімальні установки, у свою чергу, можна
класифікувати по наступних ознаках:
1. По призначенню: головні - для транспортування корисної копалини;
допоміжні - для спуска-підйому людей, транспортування породи, матеріалів та
ін.; вантажопасажирські.
2. По напрямку руху піднімальних посудин; вертикальні й похилі.
3. По типу піднімальних посудин: скіпові, клітьові, баддяві.
4. По числу піднімальних канатів: одноканатні й багатоканатні.
5. По способі навивки піднімального канату: машини з постійним радіусом
навивки (циліндричними барабанами; відомими шківами тертя) і машини зі
змінним радіусом (біліцілін-дроконічними барабанами).
6. По способі зрівноважування: неврівноважені й статично або динамічно
врівноважені системи.
7. По висоті підйому: установки для шахт малої глибини - до 500 м;
середньої - від 500 до 1000 м; глибоких - до 1500 м і надглибоких - понад 1500 м.
Загальний вигляд пасажирського
швидкісного ліфта

31.

Кінематичні схеми
Кінематичні схеми ліфта
а, б, г - з верхнім розташуванням обладнанням,
в – з нижнім:
1 – канатоведучий шків; 2 – відвідний блок; 3 – канат;
4 – обмежувач швидкості; 5 – кабіна; 7 – противага; 9 –
направляючі шківи; 10 – трос; 13 – компенсувальні ланцюги
Кінематична схема шахтного підйомника:
1 – канатоведучий шків; 2 – напрямні шківи; 3 –
скіпи; 4 – головний канат; 5 – врівноважуючий хвостовий
канат; 6 – несучі рами; 7 – напрямні ролики; 8 –
розвантажувальні криві; 9 – напрямні

32.

Розрахунок потужності електроприводу механізму підйому ліфта
Gпр = G0 + αGн
- вага противаги, Н
F F1 F2 G Gн gk (2 X H )
Момент і потужність на валу двигуна визначаються на підставі наступних формул:
М1
F D
i 1 2
P1
F
1
10 3
М2
Визначаємо необхідну частоту обертання:
P1
QHk
102 nT
F D
2
i 1 2
дв
P2 F 2 10 3
номі
Rш
Основні вимоги, яким повинні задовольняти приводи ліфтів, наступні :
- забезпечення мінімального часу перехідних процесів при обмежених
прискореннях (1-5) м/с2 і обмежених похідних прискорень - ривку, що залежно від
номінальної швидкості кабіни обмежується для пасажирських ліфтів у межах (3 – 10)
м/с3;
- швидкості й прискорення не повинні залежати від завантаження ліфта;
- повинна бути забезпечена певна точність установки кабіни на заданій позначці;
- для забезпечення безпеки обслуговування, напруга силових електричних кіл у
машинних приміщеннях не повинне перевищувати 660 В.

33.

Типові схеми керування